變壓器的基本結(jié)構(gòu)是由鐵芯和繞組(線圈)組成的。變壓器鐵芯是由兩面涂有絕緣漆的硅鋼片疊裝而成的。繞組是繞在鐵芯上的兩個匝數(shù)不等的線圈,與相連的繞組稱為一次繞組,與負載相連的繞組稱為二次繞組。變壓器就是利用一次繞組和二次繞組匝數(shù)不同而進行變壓的。
變壓器的種類很多,各種變壓器都是利用電磁感應(yīng)原理進行工作的。在鐵芯柱上裝有一次繞組和二次繞組。一次繞組與電源相接,二次繞組與負載相接。當(dāng)變壓器一次繞組接入電源時,交流電源電壓在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通。磁通以鐵芯為閉合回路,穿過一次繞組及二次繞組,于是在二次繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。如果在二次繞組輸出端接入負載,就會在負載中流過交流電流。
根據(jù)電磁感應(yīng)原理,在一次繞組和二次繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢分別為
E1=4.44fN1Φm
E2=4.44fN2Φm
式中,f為電源頻率(Hz);N1為一次繞組匝數(shù);N2為二次繞組匝數(shù);Φm為交變主磁通的最大值。
略去一次繞組的阻抗壓降不計,則電源電壓與自感電動勢數(shù)值相等,即
U1=E1
空載時,二次繞組的端電壓U2=E2,兩繞組的電壓比為
U1/U2=E1/E2=N1/N2
此關(guān)系式表明變壓器一、二次繞組電壓之比等于一、二次繞組匝數(shù)之比。
當(dāng)二次繞組接上負載時,二次繞組電路中有電流,2通過,這時在一、二次繞組中產(chǎn)生的磁勢滿足
I1N1=I2N2
即I1/I2=N2/N1
此式說明變壓器一、二、次繞組電流與一、二次繞組匝數(shù)成反比。
隔離變壓器是使用輸出繞阻與輸入繞阻帶電氣隔離的變壓器。廣泛用于電子工業(yè)和工礦企業(yè)、機床等的一般電路控制電源和各燈光電源中,是屬于安全電源,可在電力機器維修、保養(yǎng)中起到保護儀器、防雷、濾波等作用。
隔離變壓器和普通變壓器的原理實則是一樣的,都是利用電磁感應(yīng)原理。隔離變壓器一般指的是1:1的變壓器,由于次級不與地相連接,次級中電線與地不存在電位差,從而使得儀器更安全,被常用于維修電源。隔離變壓器也不全是1:1的變壓器??刂谱儔浩骷半娮庸茉O(shè)備電源也屬于隔離變壓器,這類在空調(diào)、維修等區(qū)域使用也是較為廣泛。
一般變壓器原、副繞阻之間雖然也存在隔離電路的作用,但在頻率較高情況下,兩繞阻之間的電容會造成兩側(cè)電路之間出現(xiàn)靜電干擾。為避免這種干擾,隔離變壓器的原、副繞阻一般分放在不同的心柱之上,以減小兩者之間的電容;也存在采用原、副繞阻同心放置的,但是在繞阻之間加裝了靜電屏蔽,已獲得高的一個抗干擾性。
靜電屏蔽就是在原、副繞阻之間設(shè)置一片 不閉合的銅片或者非磁性導(dǎo)電紙,稱為屏蔽層。銅片或非磁導(dǎo)電紙連接隔離變壓器外殼。甚至有時候為了取得更好的屏蔽效果,在整個變壓器的外殼還罩著一個屏蔽外殼。對繞組的引出線端也加以屏蔽,以防止其他的外來電磁干擾。
隔離變壓器是屬于基礎(chǔ)于一般變壓器,加以改進一些內(nèi)部屏蔽和接線方式改變而產(chǎn)生的較普通變壓器更安全、使用更廣泛、更易維修操作,對抗干擾更強的一個新型變壓器。在許多的電力領(lǐng)域都被廣泛采用,使得整個生產(chǎn)、生活中更具保障,對生活及財產(chǎn)安全給予了更加全面、便利的保障。